CN106918050A - 一种锅炉烟气余热深度回收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锅炉烟气余热深度回收装置，包括锅炉、汽水换热器、烟气‑水换热器、空气‑水换热器和空气再热器；锅炉的烟气出口连接汽水换热器的烟气进口，汽水换热器的烟气出口连接烟气‑水换热器的烟气进口，空气‑水换热器的空气出口连接空气再热器的空气进口，空气再热器的空气出口连接锅炉的空气进口；汽水换热器的一出水口用于向外溢流，另一出水口连接锅炉的进水口，锅炉的出水口经热网连接汽水换热器的回水进口；烟气‑水换热器的一出水口用于向外溢流，另一出水口连接空气‑水换热器的进水口，空气‑水换热器的出水口连接烟气‑水换热器的进水口。本发明可以提高烟气露点温度，回收更多烟气余热，同时降低燃烧温度，降低NOx排放。

Description

一种锅炉烟气余热深度回收装置
技术领域
本发明涉及一种能源回收装置，特别是关于一种用于锅炉烟气余热回收、减少氮氧化物排放的锅炉烟气余热深度回收装置，属于能源技术领域。
背景技术
天然气、油、生物质等燃料含有大量氢元素，锅炉燃烧产生大量水蒸气，如1m3天然气燃烧会产生1.55kg水蒸气，潜热量约为3600kJ，占天然气低位发热量的10％，但这部分热量往往随着烟气直接排到大气中，造成烟气余热的浪费。因此，若能将烟气温度降到露点以下并回收该部分潜热，对节省燃料消耗有重要作用，另一方面，锅炉燃烧产生的烟气中含有大量氮氧化物NOx，会造成空气污染，所以，采取有效措施减少锅炉烟气的NOx排放对社会的可持续发展有十分重要的意义。
现已推广应用的技术主要通过利用不同的冷源回收烟气余热，包括利用热网回水和空气通过间壁式换热器与烟气换热、利用电热泵或者吸收式热泵制得冷水与烟气换热。
除了寻找不同的冷源回收烟气余热，也有技术通过给助燃空气加湿，提高空气等效热容，回收更多烟气余热。现有技术公开了一种锅炉烟气深度热回收装置，包括锅炉、烟气-回水换热器和热回收装置，热回收装置利用烟气与空气间壁式换热，同时利用烟气冷凝水对空气进行喷淋加湿来提高空气的等效热容，从而实现更大的换热量。现有技术还公开了一种冷凝锅炉烟气余热回收装置，在冷凝锅炉烟气出口设置烟气喷淋换热塔与空气喷淋换热塔，锅炉烟气进入烟气喷淋换热塔降温减湿排出，空气经过空气喷淋换热塔升温加湿后进入燃烧器助燃，烟气喷淋换热塔的热水进入空气喷淋换热塔与空气换热后，返回烟气干燥器与烟气换热。空气加湿能提高锅炉烟气的露点，增大空气等效热容，同时能降低燃烧温度，减少NOx的形成。
但是，这些技术并未考虑空气加湿对燃烧的影响。当空气被升温加湿后，空气相对湿度很高，常为饱和湿空气，所以从换热器流至燃烧器中容易降温产生冷凝水。同时，空气被加湿后易携带水滴流至燃烧器，这些冷凝水或携带的水滴会对燃烧产生不良影响，使燃烧不稳定，火焰熄灭，系统无法运行。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种既能通过给助燃空气加湿，增大空气等效热容，回收更多烟气余热，又能解决空气水滴使燃烧不稳定问题的锅炉烟气余热深度回收装置。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种锅炉烟气余热深度回收装置，其特征在于，该装置包括锅炉、汽水换热器、烟气-水换热器、空气-水换热器和空气再热器；所述锅炉的烟气出口连接所述汽水换热器的烟气进口，所述汽水换热器的烟气出口连接所述烟气-水换热器的烟气进口，所述空气-水换热器的空气出口连接所述空气再热器的空气进口，所述空气再热器的空气出口连接所述锅炉的空气进口；所述汽水换热器的一出水口用于向外溢流，所述汽水换热器的另一出水口连接所述锅炉的进水口，所述锅炉的出水口经热网连接所述汽水换热器的回水进口；所述烟气-水换热器的一出水口用于向外溢流，所述烟气-水换热器的另一出水口连接所述空气-水换热器的进水口，所述空气-水换热器的出水口连接所述烟气-水换热器的进水口。
在一个优选的实施例中，所述空气再热器的热源侧进口连接所述锅炉出水口的一股支流，所述空气再热器的热源侧出口连接汇入所述锅炉的出水口，再一并连入热网。
在一个优选的实施例中，所述空气再热器的热源侧进口连接所述锅炉烟气出口的一股支流，所述空气再热器的热源侧出口连接汇入所述锅炉的烟气出口，再一并连接所述烟气-水换热器的烟气进口。
在一个优选的实施例中，所述空气再热器的热源侧连接外热源，通过所述外热源给空气加热；所述外热源是工厂余热、电厂余热或其他热泵提供的热源。
一种锅炉烟气余热深度回收装置，其特征在于，该装置包括锅炉、汽水换热器、烟气-水换热器、空气-水换热器和空气再热器；所述锅炉的烟气出口分成两股支流，一股支流连接所述汽水换热器的烟气进口，所述汽水换热器的烟气出口连接所述烟气-水换热器的烟气进口，所述空气-水换热器的空气出口连接所述空气再热器的空气进口；另一股支流连接所述空气再热器的热源侧进口，所述空气再热器的空气-烟气混合气体出口连接所述锅炉的空气进口；所述汽水换热器的一出水口用于向外溢流，所述汽水换热器的另一出水口连接所述锅炉的进水口，所述锅炉的出水口经热网连接所述汽水换热器的回水进口；所述烟气-水换热器的一出水口用于向外溢流，所述烟气-水换热器的另一出水口连接所述空气-水换热器的进水口，所述空气-水换热器的出水口连接所述烟气-水换热器的进水口。
在一个优选的实施例中，所述空气再热器采用间壁式气-水换热器、气-气换热器或气体混合装置，且所述空气再热器设置在距离所述锅炉的空气进口较近的位置。
在一个优选的实施例中，所述汽水换热器、烟气-水换热器和空气-水换热器均采用叉流换热器、逆流换热器或顺流换热器。
在一个优选的实施例中，所述汽水换热器采用直接接触式换热器或间接接触式换热器，当所述汽水换热器为直接接触式换热器时，采用通过喷淋机构布液的空腔结构换热器，或采用通过喷淋机构或淋盘机构布液的填料结构换热器。
在一个优选的实施例中，所述烟气-水换热器和空气-水换热器均为气体与水的直接接触式换热器，均采用通过喷淋机构布液的空腔结构换热器，或采用通过喷淋机构或淋盘机构布液的填料结构换热器。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明通过空气-水换热器使空气的升温加湿，提高烟气露点温度，回收更多烟气余热，同时降低燃烧温度，降低NOx排放。2、本发明通过在锅炉空气进口前设置空气再热器，使助燃空气进入燃烧器前被加热至过热状态，改变进入燃烧器的空气状态，解决饱和烟气极易冷凝的问题，同时空气再热器起到除雾器的作用，除去空气流中携带的水滴，使进入燃烧器的空气保持干燥，从而解决了空气中水蒸气冷凝或空气流携带水滴进入燃烧器后使燃烧不稳定的问题，保证火焰正常，燃烧稳定，从而系统才能长期稳定运行，本发明可以广泛应用于锅炉烟气余热回收装置中。3、本发明通过在锅炉空气进口前设置烟气与空气混合的气体混合装置，通过部分高温烟气再循环使助燃空气保持干燥状态进入燃烧器，同时烟气再循环能降低助燃气体的含氧量，减少NOx生成。
附图说明
图1是本发明实施例1的整体结构示意图；
图2是本发明实施例1中以锅炉出水为空气再热器热源的整体结构示意图；
图3是本发明实施例1中以锅炉烟气为空气再热器热源的整体结构示意图；
图4是本发明实施例1中以外热源为空气再热器热源的整体结构示意图；
图5是本发明实施例2的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。
实施例1：
如图1所示，本发明的锅炉烟气余热深度回收装置包括一锅炉1、一汽水换热器2、一烟气-水换热器3，一空气-水换热器4、一空气再热器5、若干管道6、若干水泵7和若干溢流管8。
图2是本发明实施例1中以锅炉出水作为空气再热器热源的整体结构示意图。其中：
锅炉1的烟气出口通过管道6a连接汽水换热器2的烟气进口，汽水换热器2的烟气出口通过管道6b连接烟气-水换热器3的烟气进口。锅炉1中的高温烟气依次通过汽水换热器2、烟气-水换热器3进行换热后经烟气-水换热器3的烟气出口排入环境大气，形成烟气热交换通路。
空气-水换热器4的空气出口通过管道6e连接空气再热器5的空气进口，空气再热器5的空气出口通过管道6h连接锅炉1的空气进口。环境空气依次通过空气-水换热器4和空气再热器5进行换热后进入锅炉1内助燃，形成环境空气热交换通路。
锅炉1的出水口6m分成两股支流6k、6n，支流6k连接热网，支流6n连接空气再热器5的热源进口，锅炉出水在空气再热器5中作为热源给空气加热后经空气再热器5的热源出口6o与6j汇合至管道6p，空气被热源加热后保持过热的干燥状态进入锅炉1内助燃。
汽水换热器2的一出水口连接一溢流管8a，汽水换热器2的另一出水口通过管道6j与管道6o汇合后再通过管道6p连接锅炉1的进水口，锅炉1的出水口通过管道6m、6k经热网和管道6i连接汽水换热器2的进水口，热网水在汽水换热器2中与烟气换热。
烟气-水换热器3的一出水口连接一溢流管8b，烟气-水换热器3的另一出水口通过管道6f和水泵7a连接空气-水换热器4的进水口，空气-水换热器4的出水口通过管道6g和水泵7b连接烟气-水换热器3的进水口。烟气-水换热器3中的喷淋热水一路通过溢流管8b排向外界，另一路进入空气-水换热器4中与环境空气直接接触换热，降温后的喷淋水返回烟气-水换热器3中与烟气直接接触换热。
图3是本发明实施例1中以锅炉烟气作为空气再热器热源的整体结构示意图。其中：
锅炉1的烟气出口6m分成两股支流6n、6a，支流6n连接空气再热器5的热源进口，烟气在空气再热器5中加热空气后由空气再热器5的热源出口6o与支流6a汇合至管道6p，6p连接汽水换热器2的烟气进口，汽水换热器2的烟气出口通过管道6b连接烟气-水换热器3的烟气进口。锅炉1中的高温烟气依次通过汽水换热器2、烟气-水换热器3进行换热后经烟气-水换热器3的烟气出口排入环境大气，形成烟气热交换通路，空气被热源加热后保持过热的干燥状态进入锅炉1内助燃。
空气-水换热器4的空气出口通过管道6e连接空气再热器5的空气进口，空气再热器5的空气出口通过管道6h连接锅炉1的空气进口。环境空气依次通过空气-水换热器4和空气再热器5进行换热后进入锅炉1内助燃，形成环境空气热交换通路。
汽水换热器2的一出水口连接一溢流管8a，汽水换热器2的另一出水口通过管道6j连接锅炉1的进水口，锅炉1的出水口通过管道6k经热网和管道6i连接汽水换热器2的进水口，热网水在汽水换热器2中与烟气换热。
图4是本发明实施例1中以外热源作为空气再热器热源的整体结构示意图。其中：
锅炉1的烟气出口通过管道6a连接汽水换热器2的烟气进口，汽水换热器2的烟气出口通过管道6b连接烟气-水换热器3的烟气进口。锅炉1中的高温烟气依次通过汽水换热器2、烟气-水换热器3进行换热后经烟气-水换热器3的烟气出口排入环境大气，形成烟气热交换通路。
空气-水换热器4的空气出口通过管道6e连接空气再热器5的空气进口，空气再热器5的空气出口通过管道6h连接锅炉1的空气进口。空气再热器5通过热源侧进口6n、热源侧出口6o与外热源相接，外热源加热空气，使空气保持过热的干燥状态进入锅炉1内助燃。环境空气依次通过空气-水换热器4和空气再热器5进行换热后进入锅炉1内助燃，形成环境空气热交换通路。
其中，外热源指非本系统内的外来热源，可以是工厂余热、电厂余热或其他热泵提供的热源等。
汽水换热器2的一出水口连接一溢流管8a，汽水换热器2的另一出水口通过管道6j连接锅炉1的进水口，锅炉1的出水口通过管道6k经热网和管道6i连接汽水换热器2的进水口，热网水在汽水换热器2中与烟气换热。
实施例2：
如图5所示，本发明的锅炉烟气余热深度回收装置包括一锅炉1、一汽水换热器2、一烟气-水换热器3，一空气-水换热器4、一空气再热器5、若干管道6、若干水泵7和若干溢流管8。
锅炉1的烟气出口6m分成两股支流6n、6a，支流6n连接空气再热器5的热源进口，烟气在空气再热器5中与空气混合，空气再热器5是一个气体混合装置，空气-烟气混合气体通过管道6h与锅炉1的空气进口连接；另一股支流6a连接汽水换热器2的烟气进口，汽水换热器2的烟气出口通过管道6b连接烟气-水换热器3的烟气进口。锅炉1中的高温烟气依次通过汽水换热器2、烟气-水换热器3进行换热后经烟气-水换热器3烟气出口排入环境大气，形成烟气热交换通路，空气与高温烟气混合后，混合气体保持过热的干燥状态进入锅炉1助燃。
空气-水换热器4的空气出口通过管道6e连接空气再热器5的空气进口，空气与烟气在空气再热器5中混合后，空气-烟气混合气体由空气再热器5的空气出口通过管道6h连接锅炉1的空气进口。环境空气依次通过空气-水换热器4和空气再热器5进行换热后进入锅炉1内助燃，形成环境空气热交换通路。
汽水换热器2的一出水口连接一溢流管8a，汽水换热器2的另一出水口通过管道6j连接锅炉1的进水口，锅炉1的出水口通过管道6k经热网和管道6i连接汽水换热器2的进水口，热网水在汽水换热器2中与烟气换热。
烟气-水换热器3的一出水口连接一溢流管8b，烟气-水换热器3的另一出水口通过管道6f和水泵7a连接空气-水换热器4的进水口，空气-水换热器4的出水口通过管道6g和水泵7b连接烟气-水换热器3的进水口。烟气-水换热器3中的喷淋热水一路通过溢流管8b排向外界，另一路进入空气-水换热器4中与环境空气直接接触换热，降温后的喷淋水返回烟气-水换热器3中与烟气直接接触换热。
在一个优选的实施例中，空气再热器5根据热源形式的不同，可采用间壁式气-水换热器、气-气换热器或气体混合装置，且空气再热器5设置在距离锅炉1的空气进口较近的位置。
在一个优选的实施例中，汽水换热器2、烟气-水换热器3和空气-水换热器4均可以采用叉流换热器、逆流换热器或顺流换热器。
在一个优选的实施例中，汽水换热器2可以采用直接接触式换热器或间接接触式换热器。当汽水换热器2为直接接触式换热器时，可以采用通过喷淋机构布液的空腔结构换热器，或可以采用通过喷淋机构或淋盘机构布液的填料结构换热器。
在一个优选的实施例中，烟气-水换热器3和空气-水换热器4均为气体与水的直接接触式换热器，均可以采用通过喷淋机构布液的空腔结构换热器，或可以采用通过喷淋机构或淋盘机构布液的填料结构换热器。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (9)

1.一种锅炉烟气余热深度回收装置，其特征在于，该装置包括锅炉、汽水换热器、烟气-水换热器、空气-水换热器和空气再热器；所述锅炉的烟气出口连接所述汽水换热器的烟气进口，所述汽水换热器的烟气出口连接所述烟气-水换热器的烟气进口，所述空气-水换热器的空气出口连接所述空气再热器的空气进口，所述空气再热器的空气出口连接所述锅炉的空气进口；所述汽水换热器的一出水口用于向外溢流，所述汽水换热器的另一出水口连接所述锅炉的进水口，所述锅炉的出水口经热网连接所述汽水换热器的回水进口；所述烟气-水换热器的一出水口用于向外溢流，所述烟气-水换热器的另一出水口连接所述空气-水换热器的进水口，所述空气-水换热器的出水口连接所述烟气-水换热器的进水口。
2.如权利要求1所述的一种锅炉烟气余热深度回收装置，其特征在于，所述空气再热器的热源侧进口连接所述锅炉出水口的一股支流，所述空气再热器的热源侧出口连接汇入所述锅炉的出水口，再一并连入热网。
3.如权利要求1所述的一种锅炉烟气余热深度回收装置，其特征在于，所述空气再热器的热源侧进口连接所述锅炉烟气出口的一股支流，所述空气再热器的热源侧出口连接汇入所述锅炉的烟气出口，再一并连接所述烟气-水换热器的烟气进口。
4.如权利要求1所述的一种锅炉烟气余热深度回收装置，其特征在于，所述空气再热器的热源侧连接外热源，通过所述外热源给空气加热；所述外热源是工厂余热、电厂余热或其他热泵提供的热源。
5.一种锅炉烟气余热深度回收装置，其特征在于，该装置包括锅炉、汽水换热器、烟气-水换热器、空气-水换热器和空气再热器；所述锅炉的烟气出口分成两股支流，一股支流连接所述汽水换热器的烟气进口，所述汽水换热器的烟气出口连接所述烟气-水换热器的烟气进口，所述空气-水换热器的空气出口连接所述空气再热器的空气进口；另一股支流连接所述空气再热器的热源侧进口，所述空气再热器的空气-烟气混合气体出口连接所述锅炉的空气进口；所述汽水换热器的一出水口用于向外溢流，所述汽水换热器的另一出水口连接所述锅炉的进水口，所述锅炉的出水口经热网连接所述汽水换热器的回水进口；所述烟气-水换热器的一出水口用于向外溢流，所述烟气-水换热器的另一出水口连接所述空气-水换热器的进水口，所述空气-水换热器的出水口连接所述烟气-水换热器的进水口。
6.如权利要求1或5所述的一种锅炉烟气余热深度回收装置，其特征在于，所述空气再热器采用间壁式气-水换热器、气-气换热器或气体混合装置，且所述空气再热器设置在距离所述锅炉的空气进口较近的位置。
7.如权利要求1或5所述的一种锅炉烟气余热深度回收装置，其特征在于，所述汽水换热器、烟气-水换热器和空气-水换热器均采用叉流换热器、逆流换热器或顺流换热器。
8.如权利要求1或5所述的一种锅炉烟气余热深度回收装置，其特征在于，所述汽水换热器采用直接接触式换热器或间接接触式换热器，当所述汽水换热器为直接接触式换热器时，采用通过喷淋机构布液的空腔结构换热器，或采用通过喷淋机构或淋盘机构布液的填料结构换热器。
9.如权利要求1或5所述的一种锅炉烟气余热深度回收装置，其特征在于，所述烟气-水换热器和空气-水换热器均为气体与水的直接接触式换热器，均采用通过喷淋机构布液的空腔结构换热器，或采用通过喷淋机构或淋盘机构布液的填料结构换热器。
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